Номер 237, страница 327 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

11.237. Рассчитайте стандартную ЭДС свинцового аккумулятора, если известны стандартные электродные потенциалы:

Дано:

Стандартный электродный потенциал на катоде: $E^\circ(PbO_2/PbSO_4) = 1,69 \text{ В}$

Реакция на катоде: $PbO_2 + 4H^+ + SO_4^{2-} + 2e^- \rightarrow PbSO_4 \downarrow + 2H_2O$

Стандартный электродный потенциал на аноде: $E^\circ(PbSO_4/Pb) = -0,36 \text{ В}$

Реакция на аноде (в форме восстановления): $PbSO_4 + 2e^- \rightarrow Pb + SO_4^{2-}$

Найти:

Стандартную ЭДС свинцового аккумулятора, $E^\circ_{ЭДС}$

Решение:

Свинцовый аккумулятор представляет собой гальванический элемент, ЭДС которого в стандартных условиях ($E^\circ_{ЭДС}$) можно рассчитать как разность стандартных электродных потенциалов катода (окислителя) и анода (восстановителя).

Формула для расчета стандартной ЭДС:

$E^\circ_{ЭДС} = E^\circ_{катод} - E^\circ_{анод}$

В гальваническом элементе на катоде происходит процесс восстановления, а на аноде — процесс окисления. Катодом является электрод с большим значением стандартного потенциала, а анодом — с меньшим.

Сравнивая данные потенциалы:

$E^\circ(PbO_2/PbSO_4) = 1,69 \text{ В}$

$E^\circ(PbSO_4/Pb) = -0,36 \text{ В}$

Поскольку $1,69 \text{ В} > -0,36 \text{ В}$, то электродом с $PbO_2$ будет катод, а электродом с $Pb$ — анод.

Таким образом:

$E^\circ_{катод} = E^\circ(PbO_2/PbSO_4) = 1,69 \text{ В}$

$E^\circ_{анод} = E^\circ(PbSO_4/Pb) = -0,36 \text{ В}$

На катоде (+) протекает реакция восстановления:

$PbO_2 + 4H^+ + SO_4^{2-} + 2e^- \rightarrow PbSO_4 + 2H_2O$

На аноде (–) протекает реакция окисления (обратная той, что дана для потенциала $E^\circ_2$):

$Pb + SO_4^{2-} - 2e^- \rightarrow PbSO_4$

Суммарная реакция в аккумуляторе:

$Pb + PbO_2 + 4H^+ + 2SO_4^{2-} \rightarrow 2PbSO_4 + 2H_2O$

Рассчитаем стандартную ЭДС:

$E^\circ_{ЭДС} = 1,69 \text{ В} - (-0,36 \text{ В}) = 1,69 \text{ В} + 0,36 \text{ В} = 2,05 \text{ В}$

Ответ: Стандартная ЭДС свинцового аккумулятора равна $2,05 \text{ В}$.